2. Система автоматизованого проектування автомобільних доріг ЯоЬиг 5.0

1. Особливості проектування елементів дороги

Високоефективним програмним забезпеченням для автоматизації процесу проектування автомобільних доріг є система автоматизованого проектування автомобільних доріг Robur 5.0. Вона (рис. 5.1) забезпечує:

• створення цифрової моделі рельєфу місцевості та роботу з поверхнями;

• проектування плану траси;

• проектування поздовжнього і поперечного профілів;

• рахування об'ємів земляних робіт;

• генерацію креслень і відомостей числових даних;

• оброблення виконавчої зйомки об’єктів.

Рис. 5.1 - Діалогове вікно програми ЯоЬиг 5.0

Програма ЯоЬиг орієнтована на використання як в проектних організаціях, так і в дорожніх ремонтно-будівельних управліннях. Вона детально документована і легко освоюється спеціалістами.

Створений на основі технології просторового моделювання програмний комплекс ЯоЬиг (Рис. 1.2) ідеально підходить для оброблення матеріалів пошукових досліджень, проектування доріг і під'їзних шляхів.

Комплекс програм ЯоЬиг сумісний з більшістю програмних продуктів, що використовуються в проектних і будівельних організаціях, легко вбудовується в технологічний ланцюжок підприємства. Він має вичерпний

набір інструментів для роботи з цифровою моделлю місцевості, планом, поздовжнім і поперечними профілями дороги та дозволяє створити єдину просторову модель дороги.

Рис. 5.2 - Структурна схема програмного комплексу Robur 5.0.

Комплекс програм Robur сумісний з більшістю програмних продуктів, що використовуються в проектних і будівельних організаціях, легко вбудовується в технологічний ланцюжок підприємства. Він має вичерпний набір інструментів для роботи з цифровою моделлю місцевості, планом, поздовжнім і поперечними профілями дороги та дозволяє створити єдину просторову модель дороги.

Всі дані в моделі динамічно зв'язані, а тому програма дає можливість генерувати узгоджені та абсолютно точні креслення й відомості.

Поздовжній профіль в системі Robur формується у вигляді низки вершин вертикальних кутів з вписаними в них вертикальними кривими

1/2

1/2

1/2

1/2

3. - Схема поздовжнього профілю.

Система Robur дозволяє автоматично створювати поздовжній профіль за заданими величинами керівної відмітки й кроку проектування. Вона має

надзвичайну гнучкість і зручність проектування, особливо на складних ділянках релєфу.

Для проектування доріг в умовах міської забудови система Robur має спеціальний алгоритм створення поздовжнього профілю шляхом

переміщення поперечного профілю та дозволяє автоматично проектувати пилкоподібний поздовжній профіль для лотків водовідведення в умовах плоского рельєфу.

Система ЯоЬиг дозволяє в одному об’єкті проектувати до 19 поздовжніх профілів, а саме:

• осі траси дороги;

• шістнадцяти паралельних розрізів ліворуч і праворуч від осі дороги;

• лівого та правого кюветів.

В процесі роботи один з профілів є активним, тобто таким, над яким виконуються операції редагування. Вибір активного профілю здійснюють за допомогою селектора профілів, розташованого у вікні програми ,,Профіль”(рис.5.4).

Профиль

а

€л

іЗІ

Ось

,і\ &

Ч- =□=

£

селектор профилей

4. -

   пль.

   Фрагмент діалогового вікна

Для зручності роботи доцільно використовувати режим стеження за

профілем, що включається кнопкою на панелі інструментів, у вікні Профіль. Графічний курсор набуває виду двох перехрещених ліній, точка перетину яких завжди знаходиться на проектованому профілі. Переміщаючи графічний курсор вздовж профілю за допомогою миші, можна контролювати параметри профілю, значення яких виводяться в цифровому рядку. Для виходу з режиму стеження за профілем треба клацнути будь-якою кнопкою миші.

2. С

   >ілю

   творення чорного

Поздовжній профіль поверхні землі (чорний) може бути створений одним із трьох способів:

• за ЦМР;

• з текстового файла;

• за поперечними профілями.

З метою створення чорного профілю активізують елемент меню

ч-1 . . .

Профіль - Створити чорний профіль або кнопку -ЕЕІ на панелі інструментів у вікні Профіль, що відкриє діалогове вікно створення чорного

профілю(рис.5.5). Спосіб створення чорного профілю вибирають за відповідною вкладкою меню.

Создать черный профиль

Профиль І ^осн 3

По ЦМР Из Файла 1 По поперечникам

Поверхность 1^е9

Включить в список черных отметок Целые пикеты

Г

Ю

" Пересечения оси с ребрами поверхности Г" Т очки с шагом, м

Пикеты вершин углов поворота трассы Пикеты вершин углов перелома линии смещения

Подземка

О

□ К

тмена

Рис. 5.5 - Діалогове вікно-Створити чорний профіль.

Для створення чорного профілю за ЦМР необхідно мати модель поверхні землі та координати осі траси. З метою регулювання кількості точок вздовж профілю програма дозволяє задавати комбінацію методів сканування поверхні землі шляхом вибору їх на панелі «Включити в список чорних відміток» (Рис. 5.5):

«Перетин осі з ребрами поверхні» - обчислює висотні відмітки в точках перетину осі дороги з ребрами моделі поверхні. Цей метод сканування враховує всі особливості моделі рельєфу, але часто створює надмірну кількість точок;

«Точки з кроком» - обчислює висотні відмітки в точках поверхні з заданим кроком уздовж осі траси;

«Пікети вершин кутів повороту траси» - обчислює висотні відмітки на пікетах вершин кутів плану траси;

«Пікети вершин кутів переломів ліній зсуву» - обчислює висотні відмітки на пікетах точок зломів через горизонтальні зміщення осі дороги;

«Підземні» - обчислює пікети і висотні відмітки точок перетину вибраного профілю з елементами поверхні, яка описує різні підземні та наземні комунікації.

Чорний профіль може бути завантажений з текстового файла, в якому в кожному рядку, через пропуск, записана пара чисел: відстань від початку траси і висотна відмітка точки.

Створення чорного профілю за поперечниками передбачене в програмі для випадків, коли виконується коректування чорних відміток поперечників, а модель рельєфу не міняється.

Як тільки програма створила чорний профіль, він з'являється у вікні Профіль у вигляді подвійної зеленої лінії. Одночасно з профілем поверхні землі з'являється проектна лінія у вигляді прямої, що з’єднує точки початку і кінця чорного профілю.

3. Створення проектної лінії поздовжнього профілю

Комплекс ЯоЬиг має достатній набір засобів для редагування положення проектної лінії (червоної) поздовжнього профілю (рис.5.6). Вони дозволяють переміщати вершини кутів зламу проектної лінії разом з вписаними кривими, видаляти чи вставляти вершини. Програма передбачає можливість автоматизованого проектування ділянок поздовжнього профілю за керівною робочою відміткою та низку функцій, що дозволяють задавати положення поздовжнього профілю одного перерізу відносно поздовжнього профілю іншого.

Профиль

Пк: 3+3.2 У: 5.23

Н земли: 3.01 Н пр: 3.31

Уклон: -2.3

Н рабоч: 0.30

А

5.6 - Діалогове вікно

пль.

Вершину

а перелому проектної лінії переміщають перетягуючи їх за допомогою миші на інше місце.

Вставляють вершину кута перелому клацнувши двічі лівою кнопкою миші на прямій ділянці проектної лінії.

Щоб вписати вертикальну криву, слід перетягнути мишкою межу кривої на індикаторі в нижній частині вікна Профіль.

Для вилучення вершини кута перелому слід клацнути по вершині правою кнопкою миші та вибрати з контекстного меню, що відкривається (рис.5.7), елемент «Вилучити».

Удалить Центрировать Назначить отметку [уклон] Назначить радиус,,, Юстировать...

Свойства...

Рис. 5.7 - Контекстне меню редактора поздовжнього профілю.

Контекстне меню пропонує такі процедури:

«Видалити» - вилучає відзначену вершину зламу проектної лінії;

«Центрувати» - центрує вершину проектної лінії відносно сусідніх. Цю функцію використовують якщо проектують поздовжній профіль без прямих ділянок, тобто тільки вертикальними кривими. За умови вибору цієї процедури програма розраховує положення вершини і довжину вертикальної кривої таким чином, що крива на вибраній вершині примикає до кривих на сусідніх вершинах без утворення прямих вставок.

«Назначити відмітку (ухил)» - дозволяє задати проектну відмітку на вибраній вершині. Вибір цієї функції відкриває діалогове вікно (рис.5.8), в якому задається значення відмітки.

ш

Назначить отметку

ПК

2+35.1

Отметка, м

Уклон,

О

ОК

тмена

Рис. 5.8 - Діалогове вікно - Назначити відмітку.

«Юстувати» - функція призначена для точного коректування профілю. Вибір цієї функції відкриває вікно (рис.5.9), за допомогою елементів якого можна переміщати вершину вертикальної кривої за всіма напрямками та змінювати довжину вписаної кривої.

Координаты

Ф

«-

Радиус...

Длина кривой

И

меньше

3

больше Отмена

ОК

Рис. 5.9 - Діалогове вікно -Юстування вершини.

«Властивості» - функція дозволяє змінити координати вершини й довжину вертикальної кривої. Вибір цього елемента відкриває діалогове вікно (рис.5.10) з параметрами вершини.

Свойства вершины

2+35.1

3.4ЄЄ

30.630

ПК

Отметка, м Полукрнвая, м

О

□ К

тмена

Рис. 5.10 - Діалогове вікно - Властивості вершини.

Змінювати властивості вершини можна тільки в певних межах, так щоб не порушити спряження елементів профілю. У випадку, коли задаються некоректні параметри вершини, програма видає повідомлення:

«Некоректно задані значення».

З метою вилучення кількох вершин на ділянці поздовжнього профілю

можна вибрати кнопку -І1І на панелі інструментів у вікні Профіль, потім вказати рамкою ділянку, на якій вилучаються вершини.

Програмний комплекс ЯоЬиг дозволяє автоматично проектувати ділянки будь-якого з 19 поздовжніх профілів об’єкта проектування за критерієм мінімального відхилення від керівних відміток (рис.5.11), або за взірцем (рис.5.12).

5.11 -Схема нанесення проектної лінії за керівними відмітками.

Рис. 5.12 - Схема проектування поздовжнього профілю за взірцем.

Місце розташування поздовжнього профілю та довжину ділянки проектування задають в діалогових вікнах (Рис. 5.13-1.20) безпосередньо в полі введення чи графічно за допомогою кнопки Вибрати.

Керівні відмітки для нанесення проектної лінії можна задавати способами:

• робочою відміткою та кроком проектування;

• поперечним ухилом і взірцем поздовжнього профілю;

• вертикальним зміщенням відносно взірця поздовжнього профілю;

• вертикальним зміщенням від поверхні землі;

• поздовжнім ухилом;

• розмірами поперечних перерізів дороги;

• мінімальною робочою відміткою.

П

/дь-яким з належить на панелі

ід час проектування ділянки поздовжнього профілю за б означених способів задавання параметрів керівної відмітки, вибрати відповідний елемент в меню Профіль або кнопку інструментів в діалоговому вікні Профіль.

П

кнопка

роцедура «Проектування за керівною відміткою» а відкривають діалогове вікно (рис.5.13), яке пропонує задати:

иі

Проектировать участок

У

0+0.0-5+Є0.0

Выбрать...

часток, ПК

Шаг проектирования, м

1.000

Руководящая отметка, м [✓ Вписать вертикальные кривые

О

ОК

тмена

Рис. 5.13 — Діалогове вікно - Проектувати ділянку.

крок проектування - визначає найменшу відстань між вершинами переломів поздовжнього профілю;

керівна відмітка - визначає мінімальне значення робочої відмітки;

вписати вертикальні криві - активізація цієї функції призводить до автоматичного вписування вертикальних кривих максимально можливого радіусу.

/- її

Процедура «Проектувати за поперечним ухилом» або кнопка І - відкривають діалогове вікно (Рис. 5.14), яке дозволяє використати такі функції:

Проектировать профиль по поперечному уклону

У

0+0.0-5+60.0

Выбрать...

часток, Пк

Профиль, относительно которого назначается уклон I^^сь Поперечные уклоны,

20

20

в конце участка

в начале участка

Включить в список точек соответствий

Пикеты поперечников Пикеты вершин продольного профиля

Р Пикеты Фиксированных точек

О

□к

тмена

Рис. 5.14 - Діалогове вікно - Проектувати профіль за поперечним

ухилом.

профіль - задає профіль, що використовується як взірець для проектування поперечних ухилів;

поперечні ухили - задає величини поперечних ухилів на початку та в кінці вибраної ділянки. Якщо ухил на початку проектованої ділянки не рівний ухилу в її кінці, то на проміжних точках ділянки програма визначає величину ухилу шляхом інтерполювання між ними за лінійним законом.

Функція «Включити в список точок відповідностей» - задає точки на профілі, в яких буде дотримана точна відповідність заданих ухилів.

Процедура «Проектувати профіль паралельно до взірця» або кнопка

^1 відкривають діалогове вікно (рис.5.15), яке пропонує застосовувати такі функції:

У

0+0.0-5+60.0

Выбрать...

часток, Пк

И

и

СНСДНЫЙ Прифиль I ^ ^сь Смещение, м Ш

I Проектировать верк бордюра

[20

Поперечный уклон,

10.1Б

В ысста бордюра, м В ключить в список точек соответствий

Пикеты поперечников Пикеты вершин продольного профиля

I

□к

П икеты фиксированных точек

Утмена

Рис. 5.15 - Діалогове вікно - Проектувати профіль паралельно до

взірця.

взірцевий профіль - задає базовий профіль, паралельно до якого проектується новий профіль;

зсув - задає величину вертикального зміщення від базового профілю; проектувати верх бордюру - ця функція дозволяє проектувати верх окрайкового каменя. Як правило, на міських дорогах, верх окрайкового каменя проектують паралельним осі дороги, а низ, для забезпечення поздовжнього водовідведення, може мати пилкоподібний профіль;

поперечний ухил - задає величину поперечного ухилу проїзної частини; висота бордюру - задає висоту окрайкового каменя в метрах; включити в список точок відповідностей — визначає точки, для яких буде дотримана точна відповідність заданих параметрів.

Процедура «Проектувати паралельно землі» або кнопка ^1 відкриють діалогове вікно (Рис. 5.16), яке дозволяє задати вертикальне зміщення (м) проектної лінії відносно поверхні землі.

1*1

Проектировать профиль параллельно земле

У

0+0.0-5+00.0

Выбрать...

часток., Пк Смещение, м

О

□ К

тмена

Рис. 5.16 - Діалогове вікно - Проектувати профіль паралельно до

землі.

Процедура «Проектувати лоток» або кнопка відкриють діалогове вікно (рис.5.18) для проектування пилкоподібного Ліздовжнього профілю. Потреба в такому профілі виникає під час проектування вулиць у населених пунктах з плоским рельєфом, коли виникають проблеми відведення води з

п

Рис. 5.17- Схема поперечних ухилів проїзної частини за умови відведення води зливовими колодязями.

Максимальне значення поперечного ухилу проїзної частини проектують біля водоприймальних колодязів, а мінімальне на вододілах.

Під час проектування пилкоподібного поздовжнього профілю програма пропонує задавати параметри:

1*1

Проектировать лоток

роїзної частини. Для збору води передбачають зливові колодязі, до яких воду підводять водозбірними лотками. Поздовжній ухил лотків (рис.5.17) проектують пилкоподібним.

_П

Выбрать...

Участок,

к |0+0.0-5+Є0.0

П

Ось

рофиль, относительно которого назначается уклон

Минимальный продольный уклон по лотку, Поперечный уклон на водоразделе,

Р

Минимальный

екомендуемый 15

I ПС

Поперечный уклон у колодцев, Хс. I

|~ Использовать отметки колодцев |~ Оптимизировать уклоны

ОК ! Отмена

Рис. 5.18 - Діалогове вікно - Проектувати лоток.

профіль - вихідний поздовжній профіль, який використовують для обчислення поперечних ухилів проїзної частини. Для двосхилих поперечних профілів проїзної частини за вихідний приймають поздовжній профіль осі дороги, а для односхилих - профіль крайки проїзної частини;

мінімальний поздовжній ухил лотка - мінімально допустиме значення поздовжнього ухилу лотка. Якщо поздовжній ухил між двома колодязями менший заданого значення, то програма створить на профілі вододіл;

поперечний ухил на вододілі - рекомендоване і мінімальне значення поперечного ухилу на вододілі. Ці значення використовуються у тому

випадку, якщо включена опція оптимізації ухилів. Інакше, програма тільки контролює, щоб поперечний ухил на вододілі був у межах заданих значень;

поперечний ухил біля колодязів - значення поперечного ухилу біля водоприймачів. Цей параметр використовується тільки в тому випадку, якщо не включена опція застосування висотних відміток колодязів;

використовувати відмітки колодязів - опція задає режим прив'язки профілю до відміток колодязів, незалежно від заданого значення параметру «Поперечний ухил біля колодязів»',

оптимізувати ухили - опція задає режим оптимізації поздовжніх ухилів, коли програма підбирає положення вододілу так, щоб поздовжні ухили лотка були максимальними. Якщо опція вимкнена, то поздовжні ухили лотка проектуються рівними значенню, заданому в полі «Мінімальний поздовжній ухил лотка».

П

за поперечниками» . 5.19) і дозволяє

аоо кнопка створити ділянку

роцедура «Проектувати ^

відкриють діалогове вікно (Рг

поздовжнього профілю способом прив'язування верху земляного полотна до параметрів поперечників. її використання доцільне в тих випадках, коли належить створити поздовжній профіль на основі характерної лінії, наприклад профіль бордюрного каменю, або привести у відповідність поздовжні та поперечні профілі після коректування параметрів верху земляного полотна вручну.

1*1

Создать профиль по поперечникам

У

0+0.0-5+60.0

Выбрать..

часток, Пк

Включить в список точек соответствий I? Точки изменения верха земполотна I? Т очки с шагом 10 метров Г" Пикеты поперечников

Г" Создать горизонтальное смещение профиля

О

□ К

тмена

Рис. 5.19 - Діалогове вікно - Створити профіль за поперечниками.

У цьому випадку програма пропонує задавати такі параметри: включити в список точок відповідностей - опція задає, за трьома варіантами (Рис. 5.19) точки, які будуть додатково введені в профіль;

створити горизонтальний зсув профілю - якщо активована ця функція, то буде виконаний горизонтальний зсув осі за даними зсувів точок верху земляного полотна.

Процедура «Вирівнювання покриття» або кнопка відкриють

діалогове вікно (Рис. 5.20), що дає можливість проектувати вирівнювання існуючого покриття дороги. Для цього треба запроектувати такий поздовжній

профіль, щоб товщина шару дорожнього одягу, який укладається на існуючу проїзну частину була не меншою від заданої величини.

Выравнивание покрытия

0

Выбрать...

Участок

+0.0-5+73.1

М

0.1

инимальная рабочая отметка, м Уклоны.

20

20

Слева

Справа

Ширины, м

3.75

3.75

Слева

Справа

Создать верх земполстна

О

ОК

тмена

Рис. 5.20 - Діалогове вікно - Вирівнювання покриття.

Програма дає можливість задати параметри:

мінімальна робоча відмітка — мінімальна товщина шару покриття; ухили - ухили проїзної частини ліворуч і праворуч від осі дороги; ширина - ширина проїзної частини ліворуч і праворуч від осі дороги.

4. АВТОМАТИЗОВАНІ ЗАСОБИ ДОРОЖНЬОГО БУДІВНИЦТВА

   1. Передумови та завдання застосування засобів автоматизації в дорожньому будівництві

Технологічний процес будівництва доріг видається, на перший погляд, елементарно простим і контрольованим. Разом з тим завдання підвищення темпів та якості будівництва за одночасного зниження його собівартості впирається в специфічні труднощі, які не можна здолати тільки організаційними заходами.

Обумовлено це, перш за все, фізичними можливостями машиніста оператора дорожньо-будівельних машин (ДБМ). Так, навіть на такому порівняно простому агрегаті як бульдозер, машиніст виконує до 13 тисяч переключень важелів за зміну з зусиллям не меншим як 150 Н. На складніших машинах більше: до 16 тисяч - на скрепері, до ЗО тисяч - на екскаваторі. Але крім керування технологічним обладнанням оператор змушений слідкувати за роботою двигуна, трансмісії та елементів гідроприводу. В сучасному дорожньому будівництві часто застосовують потужні агрегатні машини, які виконують одночасно кілька технологічних операцій. Керування такими машинами також вимагає застосування засобів автоматизації.

З іншого боку, за сучасного будівництва, вимоги до точності дотримання кутових та лінійних параметрів не можуть бути забезпечені під

час ручного керування машиною навіть висококваліфікованими операторами. Адже кутові переміщення величиною у долі градуса та лінійні - кілька міліметрів за метр оператор не може не тільки виконати робочим органом дорожньої машини, а навіть оцінити їх відхилення від проектних за допомогою органів чуттів.

Впровадження поточних методів дорожнього будівництва, комплексна його механізація й індустріалізація значно полегшують процес автоматизації технологічних процесів, але разом з тим вимагають впровадження методів обліку та контролю якості робіт в процесі їх виконання.

Успішному впровадженню засобів автоматизації в дорожнє будівництво сприяють:

• серійне виробництво засобів автоматизації;

• можливість застосування типових схем та елементів автоматики;

• дешевизна та широке розповсюдження мікропроцесорної техніки;

• наявність на сучасних ДБМ гідро-, пневмо- та електроуправління.

Ці чинники та сучасні тенденції розвитку техніки й технології обумовлюють широке впровадження засобів автоматизації в технологічні процеси дорожнього будівництва та в конструкцію ДБМ.

Застосування автоматизованих машин в дорожньому будівництві вирішує такі головні завдання:

• інтенсифікується технологічний процес з одночасним полегшенням умов праці оператора;

• оптимізуються режими роботи та ефективність використання техніки;

• контролюються умови роботи та критичні режими дорожньо- будівельних машин;

• автоматизується контроль якості та обсягів виконаних робіт;

• забезпечується дистанційне керування машинами або окремими їх агрегатами.

Впровадження систем автоматизованого управління робочими процесами дорожньо-будівельних машин проводиться за двома напрямками:

• автоматичне управління агрегатами машини з метою

продуктивності праці;

• автоматичне управління якістю виконуваних операцій, вимоги до характеристик яких є найвищими.